人教版九年级物理下册教案：22.4能源与可持续发展

第4节能源与可持续发展导入一:问题导入复习能量的转化和守恒定律.学生回忆并描述定律内容:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化或转移的过程中,其总量保持不变.过渡语既然能量在转化或转移过程中其总量保持不变,那么在实际生活中会出现能源危机吗?今天我们就来学习能源与可持续发展.导入二:情境导入教师:同学们来回忆一下,在历史发展的长河中,人类在能量转化方面的进步历程是怎么样的呢?学生:远古人类和其他动物一样,只能利用无私的太阳所赐予的天然能源太阳能;钻木取火是人类在能量转化方面最早的一次技术革命;蒸汽机的发明直接导致了第二次能源革命;反应堆拉开了以核能为代表的第三次能源革命的序幕.过渡语同学们说得不错!进入21世纪,我们对能量转化技术的掌握是日趋成熟完善,对能源的利用也日趋合理,到底21世纪我们的能源发展是怎么样的呢?今天我们就来学习能源与可持续发展,来了解一下这个问题.一、能量转移和能量转化的方向性思路一人们利用能量的过程,实际上就是能量转移和转化的过程.例如生火做饭,就是把燃料的化学能转化为内能,再通过热传递即能量的转移,使食物变熟.你能从日常生活中找到哪些能量转移和转化的实例?学生举例说明:用暖气取暖,内能从暖气中的热水转移到室内的空气.汽车制动,汽车的动能转化为轮胎、地面和空气的内能.提出问题:这些能量能自动反过来转移和转化吗?总结回答:在能量转移和转化中具有方向性,虽然自然界中能量的总量保持不变,但并非所有的能量都可以被利用.提出问题:以下的现象可能出现吗?为什么?现象1:坐在房间内,房间里均匀充满空气.突然这些空气自行聚拢在某一角落,使你窒息.现象2:一杯水的内能突然集中在这杯水的上层,使上面的水剧烈沸腾,而下面的水却结成了冰.分析总结:我们在利用能量时总会有一部分能量转化成内能散失到环境中,这些能量虽然还在自然界,但无法自动转化为其他形式的能量,很难或无法再利用.即使经过转化后,可利用的能量只会减少,能源危机依然会存在.知识拓展能量转移的方向性:热量只能自发地(不需要任何外界干预)从高温物体转移到低温物体.反之要想使热量自发地从低温物体流入高温物体是不可能的.但是如果有外界适当的干预或满足一定的条件,热量可以从低温物体转移至高温物体.例如空调可以将热量从低温的室内移至高温的室外,但是外界必须做功,这种转移才能进行,如果空调不工作不做电功,这种转移就是不可能的.思路二想一想、议一议:如图所示是豆子生长过程的几个图片,不过次序已经打乱了,请你按照正确的顺序排序.分析:根据生活经验,豆子的生长过程是ADBEC.结论:说明能量的转化和转移是有方向性的.总结:根据能量守恒定律,能量可以从某一种形式转化为另一种形式,或从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中能量的总量保持不变.能量守恒定律告诉我们:能量总量是不变的;但方向性告诉我们:有些有用能量会越来越少的.知识拓展能量转化的方向性:是指内能和其他形式的的能量(如电能、机械能等)的相互转化具有方向性.其他形式的能量可以无条件地转化为内能,而内能不可能无条件地转化为其他形式的能量.例如钟表在再次上紧发条之前,最终会停下,机械能会完全转变为内能,不需要满足任何条件.而想要钟表从周围环境吸热(即消耗外界的内能),使这部分内能转变为发条的弹性势能是万万做不到的.内能并非不可能转化为其他形式的能量,例如热机就可以实现这样的转化,但是必须满足一定的条件.过渡语能源给人类提供了生产生活等各种活动所需的能量,促进了人类社会的进步,但是能源利用是一把双刃剑,也会对环境造成负面的影响.二、能源消耗对环境的影响人类在使用各种能源时,不可避免地对环境造成影响,能源消耗会对环境造成哪些影响,产生哪些危害?说出你们的看法.学生讨论交流:生甲:大量使用石油、煤炭,会造成空气污染并产生各种废弃物.生乙:使用木柴等柴薪燃料,会加剧对树木森林的砍伐,导致水土流失和土地沙漠化.生丙:海上石油开采发生泄漏,会破坏生态环境.生丁:煤炭燃烧产生的二氧化硫等气体会形成酸雨,导致水、土壤酸化,对植物、建筑物造成危害.归纳总结:人类在使用能源的同时要注意环境保护,保持人与自然、环境的和谐与平衡.学生完成课本中“想想议议”中的表格,了解不同能源在使用时对环境造成的破坏.知识拓展酸雨的形成源头:1.天然排放源:海洋雾沫:会夹带一些硫酸到空中.生物:土壤中某些机体,如动物死尸和植物败叶在细菌作用可分解转化为二氧化硫.火山爆发:会喷出大量二氧化硫气体.森林火灾:是一天然硫氧化物排放源.闪电:高空雨云闪电,有很强的能量,能使空气中的氮气和氧气氧化为二氧化氮,与空气中水蒸气反应生成硝酸.细菌分解:硝酸盐在土壤细菌的帮助下分解出一氧化氮、二氧化氮和氮气等气体.2.人工排放源:煤、石油和天然气等化石燃料燃烧,生成大量二氧化硫,造成酸雨.过渡语大量能源的使用会对环境造成严重危害,如何才能在使用能源的同时减少对环境的破坏呢?三、能源与可持续发展问题1:人类社会的发展离不开能源,请说说现阶段我们使用的能源有哪些?回答1:煤、石油、天然气、风能、水能、核能、太阳能、电能等.问题2:这些能源大都来自于自然界,其中有哪些是可以从自然界源源不断地获得的?哪些是现阶段使用,但短期内不能从自然界得到补充的?回答2:能源可以分为可再生能源和不可再生能源.像化石能源、核能等能源会越用越少,不能在短期内从自然界得到补充,这些是不可再生能源.像风能、水能等可以从自然界里源源不断地获得,这些是可再生能源.播放当今世界能源的储备及使用情况的资料.问题:通过了解以上资料,你对现阶段能源使用及结构有什么看法?学生讨论交流总结:不可再生能源资源总量有限,开采情况不容乐观,而且污染严重,因此必须开发新能源.问题:按照现阶段的能源消耗速度,不可再生能源在未来上百年将消耗殆尽,在能源的利用上要坚持可持续发展,你对可持续发展有什么看法?回答:从能源的使用上,要依靠科技进步改变能源利用结构,开发和推广清洁的可再生能源,提高能源的利用效率,减少环境污染.学生讨论交流:能源的可持续发展,并不是要求不使用能源,是既要考虑当前发展需要,又要考虑未来发展需要,不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求.你能说出一些新能源吗?学生讨论新能源,如风能、水能、太阳能等.问题:开发的新能源需要满足什么条件呢?归纳总结新能源的特点:1.必须足够丰富,可以保证长期使用;2.必须足够便宜,可以保证多数人用得起;3.相关的技术必须成熟,可以保证大规模使用;4.必须足够安全、清洁,以保证不会严重影响环境.知识拓展可再生能源泛指多种取之不尽、用之不竭的能源,并非是提供数十年的能源,而是百年甚至千年的.严格来说,是人类历史时期内都不会耗尽的能源.可再生能源不包含使用期限有限的能源,比如化石燃料和核能.核能源于核矿石内的能量,核矿石属于矿产资源,而矿产资源属于不可再生资源,所以核能是不可再生能源.大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存.1.理解能量转移和转化具有方向性.(1)能量总量守恒;(2)能量利用具有方向性.2.能源消耗对环境的影响.(1)温室效应;(2)大气污染、酸雨等.3.对能源与可持续发展的认识.(1)可再生能源;(2)不可再生能源;(3)未来理想能源的条件.1.关于能量和能源的利用,下列说法中正确的是()A.化石能源、水能、风能均是可再生能源B.目前的核电站都是利用核裂变释放的能量来发电的C.太阳能无法被人类直接利用D.因为能量是守恒的,所以不存在能源危机解析:在一次能源中,煤、石油、天然气等化石能源和核燃料属于不可再生能源,A错误;目前核电站利用可控核裂变发电,迄今为止人们还不能使核聚变在人工控制条件下进行,B正确;目前人们直接利用太阳能的方式有两种:一是把太阳能转化为内能,如太阳能热水器,二是把太阳能转化为电能,如太阳能电池,C错误;在能量转化和转移过程中能量的转化和转移有方向性,总会有一部分能量转化为内能散失在周围环境中,可利用的能量只会减少,不会增加,D错误.故选B.2.关于我国能源的利用和能源的节约,下列说法正确的是()A.我国化石燃料储量丰富,可以说是取之不尽、用之不竭的B.在能源的利用中,应注意环境保护C.核能的利用肯定会造成污染,所以不能开发核能D.太阳能的利用不会产生污染,所以应集中全力开发太阳能解析:我国化石燃料储量丰富,但是由于不可再生,所以不是取之不尽的,A错误.人类发展的过程就是利用能源的过程,在使用能源的过程中会对环境造成污染,所以在使用能源的同时要注意环境保护,B正确.核燃料具有放射性,如果没有安全防护措施会造成污染;随着科技发展,人类采用多种安全措施,能确保核燃料不泄漏,所以可以开发核能,C错误.太阳能属于新能源,在使用中环保、无污染,但是由于技术不成熟造价昂贵,所以还不能全力开发太阳能,D错误.故选B.3.下列各组能源中,均属于不可再生能源的是()A.煤、石油、天然气B.太阳能、地热能、风能C.电能、汽油、风能D.核能、水能、生物能解析:根据能源使用后能否从自然界短期内获得补充,可以把能源分为可再生能源和不可再生能源.例如煤、石油、天然气等化石能源,它们是动植物经亿万年形成的,所以短期内无法从自然界获得补充.像风能、水能、生物质能等使用后,在短期内能从自然界获得补充.故选A.4.在“太阳能、天然气、石油、煤炭、风能、核燃料”这些能源中,属于“可再生能源”的是.如图所示,滚摆在运动过程中,上升的高度会逐渐降低,它的机械能逐渐转化为内能,散失到空气中,但能量的总量;这些散失到空气中的能量,不能自动地再次驱动滚摆,这说明能量的转化和转移具有.解析:可再生能源是指从自然界中获得,消耗后在较短的时间内能得到补充,如太阳能来自太阳,可以长时期使用.风能间接来自于太阳,也可以长期使用.天然气、石油、煤炭、核燃料在地球上的储量都是有限的,并且使用完后短期内无法得到补充.滚摆上下运动,是动能和势能的相